DE3843429A1 - Wellenabdichtung an stroemungsmaschinen - Google Patents
Wellenabdichtung an stroemungsmaschinenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Wellenabdichtung gemäß dem
Oberbegriff des Hauptanspruches.
Die DE-OS 20 21 775 zeigt eine Stopfbuchse mit darin
angeordneten Wellendichtringen. Um das bei einem Nachziehen
der Stopfbuchsenpackung zwangsläufige Setzen von
Packungsringen und damit ein eventuelles Verschieben eines
Sperringes zu verhindern, sind die sogenannten inneren
Packungsringe ersetzt worden durch ein oder mehrere
Wellendichtringe. Da diese in axialer Richtung nicht
zusammendrückbar sind, bleibt der eine Zufuhr von
Spülflüssigkeit sicherstellende Sperring in seiner Position.
Die Druckbeaufschlagung des Sperringes sowie der
Packungsringe mit Spülflüssigkeit kann hierbei vom Druckraum
der Kreiselpumpe aus erfolgen. Das dann zugeführte Förder
medium verhindert ein Verbrennen der gegen die Welle
gepreßten Packungsringe. Da die Stopfbuchse gegenüber dem
gesamten Pumpendruck abdichten muß, ist mit einem hohen
Verschleiß und demzufolge einem häufigen Wechseln der
Packungsringe zu rechnen.
Der durch die verwendeten Wellendichtringe bedingte Nachteil
einer eventuell gegebenen größeren Leckage wird als praktisch
ohne Bedeutung angesehen, da die Leckage mit der
Spülflüssigkeit abgeführt wird. Dieses Verfahren mag zwar bei
der Förderung von Wasser praktikabel sein, jedoch bei der
Förderung von aggressiven Medien sind besondere Vorkehrungen
zu treffen, um eine Schädigung der Umwelt zu verhindern.
Die DE-OS 29 30 514 zeigt einen Dichtring, dessen Dichtlippe
unter Druckbelastung an einer entsprechend gewölbten
Oberfläche der Welle bzw. einer darauf befestigten
Wellenschutzhülse anliegt. Der auf die Dichtungslippe
einwirkende Druck preßt diese gegen die Kontur der
Pumpenwelle, um somit eine größere Anlagefläche zu erlangen.
Die größere Anlagefläche vermindert die Flächenpressung an
dieser Stelle und vermeidet ein Einlaufen der Dichtungslippe
in die Pumpenwelle. Desweiteren wird damit ein Umklappen der
flexiblen Dichtungslippen verhindert. Eine eventuell zwischen
den Dichtungslippen angeordnete Flüssigkeitskammer soll in
bekannter Weise eine Isolierung zwischen dem zu pumpenden
Medium und dem Wellengehäuse herstellen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für mit Sperr
flüssigkeit beaufschlagte Wellenabdichtungen eine Gestaltung
zu entwickeln, welche den Druckunterschied innerhalb der
Wellenabdichtung sehr klein hält. Die Lösung dieser Aufgabe
erfolgt gemäß dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Gestaltung wird die Funktion
der Wellendichtringe ins Gegenteil verkehrt, indem nämlich
der dem Innern des Strömungsgehäuses zugekehrte Wellen
dichtring keine Dichtwirkung ausübt, sondern als ein
Drosselring Verwendung findet. Da der Dichtring entgegen
seiner eigentlichen Bestimmung Anwendung findet und der auf
die Dichtring-Vorderseite einwirkende Spülflüssigkeitsdruck
ein Abheben der Dichtlippe von der eigentlich abzudichtenden
Welle bewirkt, entsteht zwischen Welle und freiem
Dichtlippenende ein Ringspalt, durch den Spülflüssigkeit vom
Stopfbuchsraum in das Innere der Strömungsmaschine gelangt.
Als Folge hiervon und Versuche haben dies bestätigt, muß von
der Dichtung nicht mehr der gesamte Druck der Strömungs
maschine aufgenommen werden, sondern es ist nur noch ein
Druck abzudichten, welcher ungefähr 0,5 bar über dem
jeweiligen Zulaufdruck oder Saugdruck der Strömungsmaschine
liegt. Dies bedeutet eine erheblich geringere Druckbelastung
der Wellenabdichtung und ist selbstverständlich nur bei den
Strömungsmaschinen zulässig, bei denen gefahrlos
Sperrflüssigkeit in das innerhalb der Strömungsmaschine
befindliche Medium gelangen kann. Besonders vorteilhaft ist
dies bei Lösungen, bei denen die Sperrflüssigkeit dem Medium
der Strömungsmaschine entspricht.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß in einer
flüssigkeitsführenden Leitung zwischen einer Stelle höheren
Druckes und dem Stopfbuchsraum eine Drossel angeordnet ist.
Diese Maßnahme findet in denjenigen Fällen Verwendung, bei
denen die Drosselwirkung der Zuführleitung nicht ausreichend
groß genug ist. In diesen Fällen wird mit Hilfe der Drossel
im Bereich des Eintritts in die Stopfbuchse ein Druck
sichergestellt, der ungefähr 0,5 bar über dem abzudichtenden
Druck liegt. Dieses niedrige Druckniveau ermöglicht geringe
Anpreßkräfte im Bereich der Dichtelemente. In entsprechender
Weise wirkt die in Anspruch 3 beschriebene Ausgestaltung.
Mittels entsprechender Rohrleitungsdimensionierung ist somit
eine Drosselfunktion einstellbar.
Gemäß der in Anspruch 4 beschriebenen Ausgestaltung ist auch
eine Druckbeaufschlagung des Stopfbuchsraumes durch eine
sogenannte Fremdquelle möglich. Hierbei kann die Flüssigkeit
aus einem externen System zugeführt werden. Und gemäß der in
Anspruch 5 beschriebenen anderen Ausgestaltung können für die
Abdichtung zur Atmosphärenseite hin anstelle von Stopfbuchs
ringen ebenfalls Wellendichtringe und/oder Gleitring
dichtungen Anwendung finden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen
gezeigt und werden an einer die Strömungsmaschine
darstellenden Kreiselpumpe im folgenden näher beschrieben. Es
zeigen die
Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Kreiselpumpe doppel
flutiger Bauart, die
Fig. 2 und 3 vergrößerte Darstellungen der Wellendichtung,
die
Fig. 4 eine Wellendichtung mit Wellendichtring, die
Fig. 5 eine einen Einlaufbereich abdichtende konventionelle
Stopfbuchse als Ausschnitt, die
Fig. 6 und 7 Diagramme mit den Druckverläufen im Bereich
einer konventionellen Stopfbuchse, die
Fig. 8 eine Stopfbuchse mit erfindungsgemäß angeordnetem
Wellendichtring und die
Fig. 9 und 10 Diagramme mit den Druckverläufen im Bereich der
Stopfbuchse gemäß Fig. 8.
Die Fig. 1 zeigt im Schnitt eine als doppelflutige
Kreiselpumpe ausgebildete Strömungsmaschine (1), deren Welle
(2) das Gehäuse (3) beidseitig durchdringt. Die Abdichtung
der Welle (2) erfolgt in dem hier gezeigten Beispiel mittels
Stopfbuchsen (4) - andere gebräuchliche Dichtelemente sind
ebenfalls verwendbar - bei denen anstelle eines dem
Gehäuseinnern nächstgelegenen Packungsringes bzw. Absperr
elementes ein Wellendichtring (5) Verwendung findet. Das
freie Ende von dessen Dichtlippe (6) ist dem Gehäuseinnern
zugekehrt. Dem Wellendichtring (5) ist desweiteren ein
Sperring (7) nachgeordnet, der durch eine Leitung (8) von dem
Druckraum (9) der Strömungsmaschine mit Sperrflüssigkeit
beaufschlagt wird. Nach außen hin schließen sich an den
Sperring Packungsringe (10) an, welche durch eine
Stopfbuchsbrille (11) dichtend an die Welle bzw. die darauf
angebrachte Wellenschutzhülse gepreßt werden.
In der Fig. 2 ist eine vergrößerte Darstellung der
Wellenabdichtung gezeigt. Der Wellendichtring (5) ist so
eingebaut, daß das freie Ende seiner Dichtlippe (6) dem
Innern der Strömungsmaschine zugekehrt ist. Unter
Zwischenschaltung eines Sperringes (7) sind mehrere, hier
zwei Packungsringe (10) nachgeordnet und werden von einer
Stopfbuchsbrille (11) dichtend angepreßt.
Bei der in Fig. 3 gezeigten Lösung findet anstelle eines
Sperringes ein Ring (12) Anwendung, welcher verhindert, daß
durch die Stopfbuchsbrille (11) die Packungsringe (10) zu
weit in den Stopfbuchsraum (13) gedrückt werden und somit die
Zufuhr für die Sperrflüssigkeit versperrt werden kann.
Die in Fig. 4 gezeigte Ausführungsform einer Wellendichtung
verwendet zur Abdichtung nach außen statt Stopfbuchsringen
nur einen einzigen Wellendichtring (14). Ein außen
angebrachter Stützring (15) dient hier der Lagesicherung des
Wellendichtringes (14). Die Wellendichtringe (5, 14) sind
innerhalb eines Dichtungsgehäuses (16) angeordnet, welches
wiederum innerhalb des Strömungsmaschinengehäuses (3) als
eigenständiges Bauteil positioniert ist. Die
Sperrflüssigkeitszufuhr stellen die Kanäle (17, 18) sicher.
Die Fig. 5 zeigt schematisch einen Ausschnitt der
Strömungsmaschine, insbesondere die Wirkverbindung zwischen
dem Druckraum (9) und einer konventionellen Stopfbuchse.
Hierbei sind beiderseits des Sperringes (7) zur
Wellenabdichtung ausschließlich Packungsringe angeordnet. Der
vor dem Laufrad befindliche Saugraum, welcher dem Innern der
Strömungsmaschine entspricht, wurde mit der Ziffer (19)
gekennzeichnet und die äußere Atmosphärenseite mit der Ziffer
(20).
In den Fig. 6 und 7 sind die Druckverhältnisse innerhalb
einer Stopfbuchse gemäß Fig. 5 darstellende Diagramme
gezeigt. Hierbei sind die Druckverläufe über den einzelnen
Räumen der Wellenabdichtung aufgetragen, und zwar in Fig. 6
der Druckverlauf vom Druckraum (9) zum Stopfbuchsraum (13)
innerhalb der Stopfbuchse mit dem darin angeordneten Sperring
(7) und weiter zum Saugraum (19). Ausgehend von dem in dem
Druckraum (9) herrschenden absoluten Druck sowie der geringen
Verluste innerhalb einer Verbindungsleitung (21) und der
Kanäle (17, 18) besteht innerhalb des Raumes (13) ein
annähernd gleicher Druck wie im Raum (9). Dieser kommt
dadurch zustande, daß zur Verminderung von Flüssigkeits
verlusten die Stopfbuchse so stark angezogen ist, daß sowohl
der dem Gehäuseinnern zugekehrte Packungsring als auch die
zur Atmosphärenseite hin abdichtenden Packungsringe nur einen
minimalen Flüssigkeitsdurchfluß und damit einen großen
Druckverlust zulassen. Infolgedessen ist das Druckniveau im
Stopfbuchsraum (13) der Wellendichtung nicht durch den
angenommenen niedrigen Druck von ca. 1,5 bar im Saugraum
bestimmt, sondern im wesentlichen durch den Druck im
Druckraum (9).
Die Fig. 7 entspricht in ihrem Aufbau weitgehend der Fig. 6,
jedoch mit dem Unterschied, daß hier ausgehend vom
Stopfbuchsraum (13) das Druckgefälle zur Atmosphärenseite
(20) hin aufgezeigt ist.
Die Fig. 8 zeigt demgegenüber eine erfindungsgemäße
Darstellung der Wellendichtung. Ein üblicherweise dem
Pumpeninnern zugekehrter Dichtungs- oder Packungsring ist
hier durch einen gewissermaßen verkehrt herum eingebauten
Wellendichtring (5) ersetzt worden. Der im Stopfbuchsraum
(13) vorherrschende Druck kann sich über die von der Welle
abhebenden Dichtlippe des Wellendichtringes (5) zum Saugraum
(19) hin abbauen. Dabei weicht das freie Ende (6) des
Wellendichtringes (5) nach außen hin aus, wobei jedoch der
darauf einwirkende Zugfederring (22) nur eine begrenzte
Öffnung zuläßt und somit ein definierter Drosselspalt
gebildet wird. Dies ist durch entsprechende Gestaltung der
Dichtlippen bzw. des verwendeten Lippenmaterials sowie der
Anwendung findenden Zugfeder ohne weiteres möglich. Der
Wellendichtring (5) wird somit entgegen seiner eigentlichen
Bestimmung benutzt. Eine in die Verbindungsleitung (21)
eingesetzte Drossel (23) stellt sicher, daß die
Wellenabdichtung nur mit einem sehr geringen Druck belastet
wird. Damit halten sich auch eventuelle Flüssigkeitsverluste,
die Reibung der äußeren Dichtelemente und der Verschleiß in
Grenzen.
In den Fig. 9 und 10 sind die sich innerhalb der Wellen
abdichtung einstellenden Druckverhältnisse in einer den Fig.
6 und 7 entsprechenden Art dargestellt. Bei der Fig. 9 ist
erkennbar, daß infolge einer in die Verbindungsleitung (21)
eingebauten Drossel (23) innerhalb des Stopfbuchsraumes (13)
der Wellenabdichtung nur noch ein Druck von ca. 2 bar
ansteht. Mit Hilfe des als zweite Drossel wirkenden
Wellendichtringes (5), welcher eine degressive Verlust
kennlinie aufweist, muß nun gegenüber dem Saugraum nur ein
Druckunterschied von ca. 0,5 bar abgebaut werden. Hierbei
wird von einem Druck von 1,5 bar innerhalb des Saugraumes
ausgegangen. In analoger Weise ist gemäß Fig. 10 gegenüber
der Atmosphärenseite (20) nur noch ein Druck von 1 bar
abzudichten. Dies hat nun den gravierenden Vorteil, daß die
zur Atmosphärenseite hin Anwendung findenden Packungsdicht
ringe nur noch sehr gering angezogen werden müssen. Die
direkte Folge davon ist eine starke Reibungsverminderung
zwischen der Wellendichtung und der Welle und eine wesentlich
einfachere Abdichtung bei erheblich geringem Verschleiß.
Desweiteren eröffnet sich damit die Möglichkeit zur
Verwendung von einfachen handelsüblichen und gering
belastbaren Dichtelementen anstelle der nicht immer ganz
unproblematischen Stopfbuchsen.
Claims (5)
1. Wellenabdichtung für Strömungsmaschinen, deren
Antriebswelle mit Sperrflüssigkeit beaufschlagte
Stopfbuchsen abdichten, wobei innerhalb des Stopfbuchs
raumes ein oder mehrere Wellendichtringe angeordnet sind,
dadurch gekennzeichnet, daß das freie Dichtlippenende (6)
der Wellendichtringe (5) dem Innenraum der
Strömungsmaschine (1) zugekehrt ist, und daß ein von
mindestens einem Wellendichtring (5) gedrosselter
Sperrflüssigkeitsstrom vom Stopfbuchsraum (13) zum
Innenraum der Strömungsmaschine (1) fließt.
2. Wellenabdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß in einer flüssigkeitsführenden Leitung (8) zwischen
einer Stelle höheren Druckes (9) und dem Stopfbuchsraum
(13) eine Drossel (23) angeordnet ist.
3. Wellenabdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die zwischen einer Stelle höheren Druckes (9) und dem
Stopfbuchsraum (13) angeordnete flüssigkeitsführende
Leitung (8) einen drosselnden Querschnitt aufweist.
4. Wellenabdichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die strömungsführende Leitung (8) mit
einem Fremdmedium beaufschlagt ist.
5. Wellenabdichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß innerhalb des Stopfbuchsraumes (13)
angeordnete Wellendichtringe (14) und/oder Gleitring
dichtungen zur Atmosphärenseite hin abdichten.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19883843429 DE3843429A1 (de) | 1988-12-23 | 1988-12-23 | Wellenabdichtung an stroemungsmaschinen |
EP89123014A EP0374713A3 (de) | 1988-12-23 | 1989-12-13 | Wellenabdichtung an Strömungsmaschinen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19883843429 DE3843429A1 (de) | 1988-12-23 | 1988-12-23 | Wellenabdichtung an stroemungsmaschinen |
Publications (1)
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DE3843429A1 true DE3843429A1 (de) | 1990-06-28 |
Family
ID=6369969
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19883843429 Withdrawn DE3843429A1 (de) | 1988-12-23 | 1988-12-23 | Wellenabdichtung an stroemungsmaschinen |
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EP (1) | EP0374713A3 (de) |
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Also Published As
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Legal Events
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